Ограничения в интегральной микроэлектронике

В функциональной электронике пока не существует принципиальных ограничений, связанных с размерами статических или динамических неоднородностей.

В изделиях схемотехнической электроники перенос информационного сигнала происходит по линиям межсоединений, что снижает помехоустойчивость и надежность изделий.

В изделиях функциональной электроники перенос информации, как правило, осуществляется в континуальной среде, а не в линиях межсоединений.

В схемотехнической электронике с ростом степени интеграции и уменьшением топологической нормы возникает проблема "тирании меж* соединений".

Проблема межсоединений связана

с резким увеличением общей площади, занимаемой на кристалле межсоединениями (более 60%),

деградацией электрических параметров линий межсоединений,

ростом энергии на перерезарядку линий межсоединений,

влиянием погонной емкости линий межсоединений и волнового сопротивления на частотные характеристики схемы,

необходимостью многоуровневой разводки при большом числе линий межсоединений,

В ФМЭ межсоединения выполняют функции вспомогательных связей и проблема "тирании межсоединений", характерная для интегральных схем, в этом случае не является ключевой проблемой.

В изделиях функциональной электроники массив информационных сигналов может быть обработан весь, целиком, не обязательно в виде отдельных битов информации. Возможно создание устройства, позволяющего производить обработку информации в аналоговом и цифровом видах одновременно, поэтому в устройствах обработки информации это позволит достичь производительности более 10¹⁵ операций/с.

Приборы функциональной электроники используют в процессах обработки информации для реализации элементарных функций высшего порядка.

Элементарные функции высшего порядка:

· Фурье-преобразование;

· операцию свертки;

· операцию корреляции;

· автокорреляцию;

· управляемую задержку информационного сигнала;

· хранение информации, в том числе в виде многобитовых носителей;

· фильтрацию информационного сигнала;

· когерентное сложение сигналов;

· ответвление информационных сигналов;

· комбинированную обработку информационных сигналов и т. д.

Возможность реализации в изделиях функциональной электроники элементарных функций высшего порядка наряду с традиционными элементарными функциями типа И, ИЛИ, НЕ и их различными комбинациями.

В активной среде прибора функциональной электроники может храниться и одновременно обрабатываться большой объем информации. Поэтому изделие функциональной электроники может рассматриваться как процессор, выполняющий элементарные функции высшего порядка (рис. 1.1). Обработка информации происходит в аналоговом виде, без перевода аналогового сигнала в цифровой код и обратно. При такой обработке передача информации может осуществляться без проводников или линий межсоединений.

 

 

Рис. 1.1 – Схемы процессоров, реализованных на различных типах динамических неоднородностей

 

Рассмотренные процессоры относятся к изделиям функциональной электроники первого поколения. В них используется один вид динамических неоднородностей в одной континуальной среде.

Если используются два или более вида динамических неоднородностей в разных средах, то такие изделия относятся ко второму поколению.